接口

在软件工程中，有许多情况下，不同的程序员组必须就他们的软件如何交互达成一致的“契约”。每个组都应该能够编写他们的代码，而不需要了解其他组的代码是如何编写的。一般来说，接口就是这样的契约。

例如，想象一个未来社会，计算机控制的机器人汽车在城市街道上无需人为操作即可运输乘客。汽车制造商编写操作汽车的软件（当然是Java），比如停止、启动、加速、左转等。另一组工业人员，电子导航仪器制造商，制造计算机系统，接收GPS（全球定位系统）位置数据和交通状况的无线传输，并使用这些信息来驱动汽车。

汽车制造商必须发布一个行业标准的接口，详细说明可以调用哪些方法来控制汽车（任何制造商的汽车）。导航制造商可以编写软件来调用接口中描述的方法来控制汽车。两个工业组都不需要知道另一组的软件是如何实现的。事实上，每个组都认为自己的软件是高度专有的，并保留随时修改的权利，只要它继续遵守发布的接口。

Java中的接口

在Java编程语言中，接口是一种引用类型，类似于类，可以只包含常量、方法签名、默认方法、静态方法和嵌套类型。方法体只存在于默认方法和静态方法中。接口不能被实例化，只能被类实现或其他接口扩展。接口的扩展将在本课程的后面讨论。

定义接口类似于创建一个新类：

public interface OperateCar {

   // 常量声明，如果有的话

   // 方法签名
   
   // 一个具有RIGHT和LEFT两个值的枚举
   int turn(Direction direction,
            double radius,
            double startSpeed,
            double endSpeed);
   int changeLanes(Direction direction,
                   double startSpeed,
                   double endSpeed);
   int signalTurn(Direction direction,
                  boolean signalOn);
   int getRadarFront(double distanceToCar,
                     double speedOfCar);
   int getRadarRear(double distanceToCar,
                    double speedOfCar);
         ......
   // 更多方法签名
}

请注意，方法签名没有花括号，并以分号结尾。

要使用接口，您需要编写一个实现该接口的类。当一个可实例化的类实现了一个接口时，它为接口中声明的每个方法提供一个方法体。例如：

public class OperateBMW760i implements OperateCar {

    // OperateCar方法的签名和实现，例如：
    public int signalTurn(Direction direction, boolean signalOn) {
       // 打开宝马左转向指示灯的代码
       // 关闭宝马左转向指示灯的代码
       // 打开宝马右转向指示灯的代码
       // 关闭宝马右转向指示灯的代码
    }

    // 其他成员，如有需要的话，例如，对客户端不可见的辅助类
}

在上面的机器人汽车示例中，实现接口的是汽车制造商。当然，雪佛兰的实现与丰田的实现有很大不同，但两个制造商都会遵循相同的接口。作为接口的客户端，导航系统制造商将构建使用汽车的GPS数据、数字街道地图和交通数据来驱动汽车的系统。在这样做的过程中，导航系统将调用接口的方法：转向、变道、刹车、加速等等。

接口作为API

机器人汽车示例展示了接口作为行业标准的应用程序编程接口（API）的使用。API在商业软件产品中也很常见。通常，一家公司销售一个包含复杂方法的软件包，另一家公司希望在自己的软件产品中使用这些方法。一个例子是一个包含数字图像处理方法的软件包，该软件包销售给制作最终用户图形程序的公司。图像处理公司编写其类来实现一个接口，并将其公开给客户。然后，图形公司使用接口中定义的签名和返回类型来调用图像处理方法。虽然图像处理公司的API是公开的（对其客户来说），但其对API的实现被保持为严格保密的商业机密。事实上，它可能在以后的日期对实现进行修订，只要继续实现其客户所依赖的原始接口即可。